物理天平实验教学方法与技巧 天平物理

物理天平实验教学方法与技巧

关键词：物理天平；
教学方法 中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：2095-3089 （2015）12-0155-01 一、引言 物理天平[1]是大学物理实验中最基本、最常用的仪器， 它是利用杠杆原理称量物体质量的。学生在使用物理天平时 经常会碰到一些问题，如天平有时无法调平衡，称量物体时 砝码的选择没有目的，游码调节的方向和幅度不确定等等， 本文针对这些问题作了详细的阐述。

二、物理天平使用中的问题 物理天平的使用一向是教学的难点，并不是实验自身难， 而是讲解完后让学生操作无误或者尽量少犯错误很难。很多 时候都是讲解完后，每个学生还要单独辅导一次甚至两次。

操作过程中明显的错误有：水平调节不调；
零点调节不调就 称量物体或零点调节调不平衡；
称量物体时砝码随机加或者 先用小的，用完再用大的替换，没法一一遍历，导致测出的 数据误差很大；
操作中横梁启动状态时，进行加减砝码、移 动游码、调节平衡螺丝等操作；
游码的平衡点盲目乱找。

三、正确操作及技巧 （1）实验准备：实验前先检查仪器，在学生使用过程中有时托盘、吊耳、盘梁有可能会掉，再放上去就是乱放的。

所以实验前要求学生先检查托盘、吊耳、盘梁左右是否放反 了，上面都有编号。如若放反，直接会影响到零点调节调不 平衡。同时检查横梁是否支在下面的三个螺丝上，三点刚好 确定一平面，把横梁架稳，这一步是检查之前同学有没有把 横梁制动或者虽制动但没架在三个螺丝上。

（2）水平调节。经常有同学不调，掌握规则水往低处 流，高处是水泡。

（3）零点调节。注意先要游码归零，有同学不归零直 接调零点调节，等调平衡再发现，就要重新调，浪费了时间。

同时，吊耳要支在三角形刀口上，否则，天平就是不等臂杠 杆，调平衡就失去了意义。经过实验准备后，大部分天平是 可以通过调节平衡螺丝来调节平衡的。教学中先是针对普遍 现象讲授传统的零点调节方法。具体操作中可能会有个别学 生通过调节平衡螺丝没法调到平衡，可以激发学生思考和解 决问题的能力，在学生先思考的基础上再进行分析问题并讲 解方案，由于天平在长时间使用中出现磨损等原因导致无法 调平衡。此时，可以在天平高的那端放一些轻而薄的金属片， 然后再调平衡螺丝使之平衡。调节过程中注意最好只调一个 平衡螺丝，当这个调到极限还是无法平衡时再调另一个平衡 螺丝。另外，针对学生经常在横梁启动时操作仪器这一问题 （基本每个同学都这么操作），归纳为一句话强化：启动横 梁，动脑不动手；
制动横梁，动脑也动手。意思是启动时，手不动，观察并判断将要怎么调，制动时，才动手去调节并 知道往哪个方向调而不是盲目乱试。

（4）称量物体。首先，基本每个学生都会在横梁启动 时加物体、加减砝码、移动游标。实践证明，错误演示法的 效果比较好[2]，错误演示法的基础是认知冲突理论，皮亚 杰认为认知冲突是个体已有观点与新问题情境相互矛盾而 产生的一种心理不平衡，是学习者已有的知识结构与当前情 境之间暂时的矛盾和冲突，是已有知识和新知识之间存在某 种差距而导致心理失衡的一种状态。教学中利用学生的认知 冲突，激发学生的认知矛盾，引起学生的有意注意，调动学 生的认知内驱力，以促进学生积极、高效的知识建构。教师 演示错误操作，让学生纠正，这样又强化了一次，大大减少 了学生在这个环节犯错的几率。其次，加减砝码的规则是由 大到小，逐个遍历，先估测被测量物质量，明显要重很多的 砝码就可以不试了。比如20g左右的物体，那500g、200g、 100g的可以不试了，直接从50g的开始，偏重换成20g，便轻 再加20g的，偏重退20g加10g的，偏重退10g的加5g的，如此 一直试到最后1g的。最后，调游码，避免同学没有目的盲目 乱调，采用一种快而准的方法，即二分法[3]。每次把游码 放中间判断轻重，比如，天平游码最大尺度1g，分成50小格， 第一次游码置中间，即1/2=0.5g位置，指针右偏则游码右移 置（0.5+0.5/2）g位置，指针左便则游码左移置0.5/2g位置， 以此多次使用二分法直至找到平衡点。四、结束语 物理天平的使用是大学物理实验的基础，本文结合一些 学生易犯的错误，给出了一些教学方法以及操作技巧，使学 生能更好的操作实验，与之前相比，教学效果显著。

参考文献：
[1]张平.大学物理实验[M].南京:南京大学出版 社,2006. [2]李泽钦.错误演示法在大学物理实验教学中应用初 探[J].物理通报,2015,2:68-72 [3]张广平.解读物理天平使用中的几个要点[J].物理 实验,2014,34（7）：42-44.